大型火电企业高温供热疏水的梯级利用

大型火电企业高温供热疏水的梯级利用

孙健,孙绪炳

华能济南黄台发电有限公司 

概要：为降低汽轮发电机组能耗，有效节约发电成本，火电企业运行人员以能源梯级利用原则为指导，对中心供热站供热高温疏水回收系统实施创新改造，改造后在整个冬季供暖季可有效节约资金550余万元，具有十分显著的经济效益。

关键词：梯级利用，供热疏水，修旧利废，技术改造，节约标煤

一、引言

华能济南黄台发电有限公司（简称华能黄台电厂）始建于1958年，是山东省第一座高温高压火力发电厂。全厂现役四台300MW等级热电联产机组，总装机容量136万千瓦。目前，全厂供热能力5300万平方米，实际供热面积超过4400万平方米，年度供热量超过1300万吉焦，是山东省最大的绿色清洁热源企业。

该厂#7、8机组实施高背压供热改造后，将凝汽器中乏汽的压力提高,提高冷却水温，将凝汽器改为供热系统的热网加热器，而冷却水直接用作热网的循环水，充分利用凝汽式机组排汽的汽化潜热加热循环水，将冷源损失降低为零，从而提高机组的循环热效率。在冬季采暖期，将凝汽器的循环水系统切换至热网循环泵建立起来的热水管网循环水回路，形成新的“余热-热网循环水”热交换系统。冬季，进入凝汽器的热网循环水流量降至8500至16000t/h左右，凝汽器背压由5～7kPa左右升至54kPa，低压缸排汽温度为83.3℃（理想参数），经过凝汽器的第一次加热，热网循环水回水温度由53℃提升至80℃，然后送到该厂中心换热站加热器完成二次加热后，送入城市供热水网。

二次加热热源是该厂四台机组供热抽汽，加热后加热器的疏水温度约为80°C，疏水温度比较高，仍有较高的热量。若用供热凝结水疏水泵将供热高温疏水直接排入#9、10机组凝汽器，大量热能不仅没有得到利用，同时还大大增加机组的冷源损失。另一方面，由于#9、10机凝结水化学精处理装置最高耐受温度为60°C。考虑到凝结水化学精处理设备运行安全，很大一部分供热高温疏水被直接排掉，白白浪费。因此，无论从节能降耗的经济性考虑，还是机组设备运行的安全性考虑，都要实施供热高温疏水梯级利用的创新改造。见附图

（图为创新改造前中心站供热疏水图）

二、高温供热疏水的梯级利用

高温供热疏水的梯级利用。所谓供热高温疏水能量梯级利用（energy cascade use），由于热能不可能全部转换为机械功，因而，与机械能、电能相比，其品位较低。热功转换效率与温度高低有关，高温热能的品位高于低温热能。一切不可逆过程均朝着降低能量品位的方向进行。能源的梯级利用可以提高整个系统的能源利用效率，是节能降耗的重要措施。

首先，运行人员对黄台电厂中心供热站数据进行分析：黄台电厂中心供热站的加热抽汽汽源为#7、8机中压缸排汽（参数约为：0.6Mpa、330°C）以及#9、10机五段抽蒸汽（参数约为：0.13Mpa、273°C）。由于供热换热器换热运行时存在端差，使中心站汽水换热器疏水温度必然高于中心站热网循环水进水温度。此时，热网加热器疏水温度约为80°C。若用#1供热首站凝结水疏水泵直接排入该厂#9机组和#10机组凝汽器后，不仅将大大增加机组的冷源损失，还要影响到#9机组和#10机组凝结水精处理运行安全（#9、10机组化学精处理装置最高耐受温度为60°C）

高温供热疏水的梯级利用的实施。

黄台电厂运行人员根据该厂供热高温供热疏水仍然具有较高的热能，提出了在疏水管路上加装换热器利用这部分热能的方案。对此，运行人员结合供热季现场实际运行方式，经过对供热高温疏水参数的分析和现场考察，经过反复讨论分析，提出了创新改造方案：在原有的供热疏水管路上增加一级厂区采暖换热器，使供热高温疏水的热量为厂区采暖所利用，进一步降低供热高温供热疏水温度。经此改造，不仅满足了该厂厂区采暖的需要，还兼顾了#9、10机组化学精处理装置的安全性。具体方案如下：

考虑到高温供热疏水能量的梯级利用，通过现场场地、供热疏水管路走向，加热器参数等进行分析和论证，决定修旧利废，利用原该厂中心供热站淘汰下的板式换热器，将其安装在#9、10机组之间的6米工作平台，将其重新命名为#9、10机组厂区采暖板换，并在#9、10机组厂区采暖板换设置旁路，通过旁路调节用于该加热板换的高温供热疏水量。原来#9、10机组厂区采暖加热器设置在#9、10机组22米平台，用#9、10机组辅汽联箱来汽加热厂区采暖供水，以满足黄台电厂厂区冬季人员和设备采暖的需求。

经过这样的技术改造后，中心供热站的高温供热疏水通过改造后疏水管路首先被用去加热#9、10机组厂区采暖供水，取代改造之前用#9、10机组辅汽加热厂区采暖供水的方式。通过这样的设计，不仅有效节约了高品质蒸汽，使这部分蒸汽重新回到汽轮机做功，增加了汽轮发电机组的经济性，又使中心站供热高温疏水温度得以进一步降低。经过计算，在供热采暖季，中心站的高温疏水去到供热首站的平均疏水总量约为450t/h。改造前后加热热源主要数据比较见下表：

技术改造前后厂区采暖加热热源主要参数比较

通过现场实际测量计算，这些高温供热疏水首先作为改造后的替代热源对#9、10机组厂区采暖的供水进行加热，现场实测该板换热端进口温度约82°C，热端出水温度约为55°C，冷端进口温度约为53°C,冷端出口温度约为60°C。暨厂区采暖水源经过加热后，由48°C上升至60°C（完全满足了冬季厂区人员和设备采暖的需求），流量约为134t/h,根据热量计算公式Q=c*m*δt，得出每小时可节约热量6.8×106kj，整个供暖季按4个月120天计算6.8×106kj×24×120，共可节约标煤（热值29307kj/kg）约660t。

（图为#9、10机组厂区采暖板式换热器）

但由于黄台电厂中心换热站供热高温疏水水量比较大，同时，该厂厂区采暖面积较小，供热高温疏水用量也相对较小。因此，在满足厂区采暖用水加热后仍剩余较大热量，供热疏水仍有较高的温度，考虑到为进一步充分利用这部分能量，实现厂内梯级能源利用管理，并兼顾#9、10机组凝结水化学精处理装置的安全。

针对此种情况，运行人员再次进行了现场实际研究、分析和论证，提出进一步科技创新技术改造方案：对原中心站#2水暖板换进行了技术改造。将厂区采暖的热端出水重新混合至中心站供热高温疏水水源中，通过疏水管路送至该厂#1供热首站，通过中心站#2水暖板换对热网循环水回水进行加热，使高温供热疏水温度进一步降低，疏水高温热量也得到二次梯级利用。

（图为创新改造后中心站供热疏水图）

中心站#2水暖板换冷端为热网循环水，在供热高温疏水梯级利用改造前也是利用#9、10机组辅汽联箱提供的高品质蒸汽进行加热的。在经过此次高温供热疏水改造后，中心站#2水暖板换能够利用高温供热疏水作为其加热热源，再次替代了高品质的辅汽。在降低高温供热疏水温度的同时，也加热了中心站#2水暖板换的热网循环水回水，使高温供热疏水的能量进一步被城市供热水网所利用。

经过现场实测计算，中心站#2水暖板换热端进口温度约81℃，热端出水温度约为72℃，冷端进口温度约为69℃,冷端出口温度约为76℃。暨#2水暖水源经过加热后，由69℃上升至76℃，流量约为300t/h,根据热量计算公式Q=c*m*δt，得出每小时可节约热量8.8×106kj，整个供暖季按4个月120天计算8.8×106kj×24×120，共约可节约标煤（热值29307kj/kg）约870t。此时由中心站排出的高温疏水进一步降低到72℃，并全部回收至供热首站疏水罐，降温后的疏水与凝汽器的凝结水泵出口凝结水混合后，温度也降低至#9、10机组化学精处理的安全范围内，最终在凝结水泵作用下打到化学精处理从而完成一次闭式循环运行。这样供热疏水也得到了全部回收，比改造前多150t/h，整个供热季可多回收432000t（150t/h×24×120），安全性得到了充分保障，经济性又得到了进一步提高。

（图为中心站#2水暖板式换热器）

    效果评估

华能黄台电厂中心供热站高温供热疏水改造工程，运行人员科技创新，充分利用现有设备，修旧利废，通过水水板式换热器的加装与改造，用高温供热疏水加热#9、10机组厂区采暖供水及中心站#2水暖板换的城市热网循环水，有效节约了高品质采暖蒸汽，提高了机组的经济性。经过计算，在整个冬季供暖季可节约标煤约1530t，按每吨标煤800元计算，整个供暖季可有效节约资金120余万元。同时，本项技术改造也可有效降低疏水温度，保证了#9、10机组凝结水化学精处理运行安全，整个供热季可多回收432000t,，按每吨除盐水10元计算，整个供暖季可有效节约资金430余万元。节煤和节水两项合计约550余万元，经济效益十分显著。该系统在供热季运行时，简单可靠、运行稳定，维护方便，且修旧利废，技术改造成本费用低，为华能黄台电厂冬季供热提供了坚实的保障。

    三、结语

综上所述，华能黄台电厂此项供热疏水梯级改造技术方案，技术成熟、简单可靠、运行稳定，有效实现了该厂高温供热疏水的梯级利用，提高了能源的利用效率，降低了煤耗，有效降低了污染物排放量，有利于区域环境的改善。对企业的节能降耗，提高经济和环保效益有显著作用。

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